并发 -- JUC(java.util.concurrent) 包的简单介绍

1️⃣ JUC 包概述

   java.util.concurrent（简称 JUC）是 Java 5 引入的并发工具包，用于解决多线程编程中的复杂问题，主要特点：

• 提供线程安全的类和工具

• 提供高性能的并发数据结构

• 提供线程池和任务调度机制

• 提供原子操作类和锁机制，替代传统 synchronized 和 wait/notify

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2️⃣ 核心概念

2.1 锁机制

• ReentrantLock

  • 可重入锁，类似 synchronized，支持公平锁和非公平锁

  • 方法：

    • lock() / unlock()

    • tryLock()

    • lockInterruptibly()

  • 支持 Condition，实现类似 wait/notify 功能

• ReadWriteLock / ReentrantReadWriteLock

  • 读写锁，支持多读单写

  • 方法：

    • readLock().lock() / readLock().unlock()

    • writeLock().lock() / writeLock().unlock()

• StampedLock

  • 更高性能的锁，支持乐观读锁

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2.2 并发集合

• ConcurrentHashMap

  • 高性能线程安全哈希表，替代 Hashtable

  • JDK1.8 后基于 CAS + 链表/红黑树

• CopyOnWriteArrayList / CopyOnWriteArraySet

  • 读多写少场景，写操作会复制数组

• BlockingQueue（阻塞队列）

  • 常用实现：

    • ArrayBlockingQueue（数组队列，有界）

    • LinkedBlockingQueue（链表队列，可选界）

    • PriorityBlockingQueue（优先级队列）

    • DelayQueue（延迟队列）

  • 支持阻塞操作：put()、take()

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2.3 线程池

• Executor / ExecutorService

  • Executor：执行任务接口

  • ExecutorService：可提交任务、管理线程池

• ThreadPoolExecutor

  • 核心类，线程池底层实现

  • 关键参数：

    • corePoolSize、maximumPoolSize

    • keepAliveTime

    • BlockingQueue<Runnable>

    • 拒绝策略（AbortPolicy、CallerRunsPolicy 等）

• ScheduledThreadPoolExecutor

  • 支持定时/周期性任务

• Executors 工具类

  • 创建常用线程池：

    • newFixedThreadPool(n)

    • newCachedThreadPool()

    • newSingleThreadExecutor()

    • newScheduledThreadPool(n)

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2.4 同步辅助类

• CountDownLatch

  • 用于等待其他线程完成，倒计时锁存器

• CyclicBarrier

  • 用于多个线程相互等待，屏障同步

• Semaphore

  • 信号量，控制同时访问资源的线程数量

• Exchanger

  • 两个线程交换数据

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2.5 原子操作类

• AtomicInteger / AtomicLong / AtomicReference

  • 基于 CAS 实现，原子更新变量

  • 方法：get() / set() / incrementAndGet() / compareAndSet()

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2.6 Future & Callable

• Callable<V>

  • 可返回结果的任务

• Future<V>

  • 表示异步计算结果，可 get() 阻塞获取结果

• FutureTask<V>

  • 可作为 Runnable 使用，也可作为 Future 获取结果

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2.7 LockSupport

• 提供低级阻塞/唤醒方法

• park() 阻塞当前线程

• unpark(thread) 唤醒指定线程

• 是 JUC 中很多工具类（如 ConcurrentLinkedQueue）的底层实现基础

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3️⃣ 使用建议

1. 锁：优先使用 JUC 提供的 ReentrantLock 或读写锁，避免手动 synchronized 复杂场景。

2. 集合：推荐使用 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList，而非手动同步 HashMap / ArrayList。

3. 线程池：尽量使用线程池而不是自己创建 Thread，控制线程数量，减少资源消耗。

4. 同步辅助类：合理选择 CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore 等，解决复杂线程协调问题。

5. 原子操作：简单计数、状态标记优先考虑 AtomicInteger 等原子类，避免锁。

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📌 总结：
JUC 包是 Java 并发编程的核心工具箱，它提供了：

• 锁机制（可替代 synchronized）

• 线程池（高效管理线程）

• 原子操作类（无锁线程安全）

• 并发集合（线程安全容器）

• 同步辅助工具（线程协调与控制）

• Future/Callable（异步任务管理）